同治五年（18686）年，因西北出现叛乱，左宗棠由闽浙总督改任陕甘总督。同治七年，他奉旨进军陕北的延安、绥德、榆林一带，连续征战数年。至1873年(同治十二年)，西宁回民军首领马桂源投降，被押往兰州处死。随后，肃州回民军首领马文禄等被迫投降，陕甘回变彻底告终。
光绪二年（1876年四月，左宗棠在肃州祭旗，挥师新疆，重拳击溃阿古柏叛军。仅一年多时间，就收复了除伊犁以外的新疆领土。朝廷嘉奖其功，诏封二等恪靖侯。新疆各地也于大小村镇建立左公祠，烧香礼拜。
光绪七年（1881年），左宗棠应诏至朝廷任军机大臣兼在总理衙门行走，管理兵部事务。
在此期间，他积极参与练兵、治河、禁烟等事。但他与同僚不睦，自己也不习惯于任职中枢。光绪七年十月调任两江总督兼南洋通商大臣。
1882年(光绪八年)，沙俄正式交还伊犁，左宗棠第五次向清朝政府奏请在新疆建省，提出乘新疆收复伊始和西征大军未撤之威，不失时机地建省设县。这样顺应民心，有利于百废待举，恢复元气。
左宗棠恳切陈词，说服了慈禧太后，同意着手在新疆建省。经过筹划，光绪十年，新疆省正式建立。光绪十一年九月，左宗棠在福州病故，享年七十三岁。
清代最后两位任职陕甘总督的官员，一位叫升允，一位叫长庚。
在清朝即将覆灭之时，受制于当时落后的交通，多罗特·升允并没能在第一时间得知此消息，此时的他仍带领着四千清兵以勤王之名，在西安为宣统皇帝溥仪攻城夺隘。多罗特·升允在西北任职四十余年，毕竟对当地的地形熟悉，也善于排兵布阵。加之当时革命军内部有矛盾，备战不足，在升允所率清军进攻面前节节败退。
（图中前左为升允）
但就在升允以为能够就此平定陕西之时，突然得知宣统帝逊位的消息。而此时的革命军也得到了袁世凯的暗中支援，展开猛烈反攻，陕西再次被革命军占领。升允大骂袁世凯欺君犯上，陕西一战宣告失败。
最后一位陕甘总督，名为伊尔根觉罗·长庚，满洲正黄旗人。曾任伊犁副都统、驻藏大臣、成都将军、兵部尚书、伊犁将军。宣统元年，迁任陕甘总督。武昌起义爆发，西安等处也发生兵变，他的前任总督升允督军进剿时，皇帝逊位谕旨传来，长庚于是将陕甘总督印交给布政使赵惟熙，自己挂冠而去而去，四年后病死。
